新建向莆铁路石质边坡绿色防护技术

2.3 路堑边坡地质情况、设计坡率及主要防护形式

2.3.1 路堑边坡地质条件：大部分石质边坡属软质岩边坡，上伏含砾粉质黏土，硬塑，下部为夹泥夹泥质砂砾岩、红砂岩、片麻岩、花岗岩，风化程度不一，全风化～强风化，结理裂隙发育，风化界线起伏较大。

2.3.2 石质路堑边坡设计防护形式：一般地段设计防护形式为挂网喷混植生；特殊段落，如岩层为顺层、且岩层破碎不稳定段落，设计防护形式为锚杆及预应力锚索加固框架梁内喷混植生，边坡坡率在1：0.75-1：1之间时，边坡需布设挂网锚杆与机编镀锌铁丝网，边坡坡率缓于1：1.0时，可不挂网。

2.3.3 喷射混合物厚度10cm，草籽需选用根系发达茎矮叶茂并适于本地区成活的多年生草种，喷播草籽含量每平方米不小于25g ；坡面有地下水渗出时，必须在边坡上设直径φ50mm的排水孔，矩形布置，间距3m，孔深0.7m，孔内设φ46mm塑料花管；护坡喷植后，进行不少于20天的喷（洒水）水养生，使喷植护坡始终具有足够水份，促使草籽、发芽、生长。

2.4 喷混植生施工工艺

2.4.1 原材料选择

（1）种植土壤选择：由于项目部管段内挖方均为风化岩质土及含砾含砂粉质黏土，不利于植物生长，因此，通过多方比选 ,土壤相关试验指标核定，最终确定采用江西省南城县新丰镇西北丘岭地代内优质黄粘土作为喷混用种植土。

（2）有机质的选择：结合本地区特点，木材加工企业较多，农作物产量丰富，锯木屑、谷壳供应量充足，确定选用锯木屑、谷壳作为喷混基材有机质。

（3）肥料选择：为保证喷混植草效果，选用适合草籽生长的成品有机复合肥(成分为N∶P∶K＝14∶14∶14)。

（4）保水剂选择：结合本地区气候特点及喷混植生技术要求，决定采用吸水重复性好而使用寿命长的丙烯酰胺一丙烯酸盐共聚类的较大颗粒的保水剂产品。

（5）粘合剂选择：考虑到本地区的气候特点，年平均降水量较大，较集中，为避免风雨等自然因素对种植基材造成的侵蚀、冲刷，必须在种植基层中加入相当数量的优质粘合剂，以促使基质与岩石粘结和增强基质本身的抗侵蚀冲涮能力，决定采用进口的PAM-A30型粘结剂配合固结材料P.O425普通硅酸盐木泥作为喷植基材粘合剂。考虑到固结材料普通硅酸盐木泥呈碱性，一般来说对灌草种子的生根和发茅是有害的，可直接或间接影响植物的生长发育，其影响主要表现在土壤养分的有效性、土壤微生物活性、植物根系生长和抗性大小以及植物群落的构成等几个方面，为此加入在粘合剂中加入辅助粘结剂过磷酸钙和PH缓冲剂，利用它们本身的酸碱性、缓冲性和黄粘土的高量活性铝水解产生酸度进行PH值调节，使喷混基料的pH值由强碱性（pH植8.0~8.5）降低到中性（pH值6.8～7.2），适合植物生长。

（6）植物种子的选择

结合本地区的气候特点及路基边坡地质条件，并充分考虑到以下因素，草本植物护坡在初期因有较高的覆盖率，能减缓雨水对坡面造成的面蚀及沟蚀，然而单纯草本护坡，养护成本较高，难于维持四季常绿的景观效果，且生态群落单一，层次结构简单，对于恶劣气候抵抗能力差，容易引起大面积退化，不适合边坡植物防护的可持续发展，而灌木护坡，植株充分发育后，冠幅扩张，能达到有效的坡面覆盖，根系深入坡面土层或岩石缝隙中，起到生物锚杆的作用，且甩豆科灌木护坡，其根瘤菌具有固氮作用，能逐步增加坡面土壤肥力，从而逐步改善坡面土壤结构，有利于其他植物的生长。最终决定选用能抵抗不良环境，不易退化、根系发达、生长迅速，短期内能覆盖坡面，且与土壤固结能力强，分蘖多，茎叶繁茂的多年生防护草本植物种子作为初期绿化防护物种，同时附以生长周期长、根系发达、植株较高、冠幅大、根系深但初期植被覆盖率较低、植物层次单一的灌木种子作为长期绿化防护物种，充分利二者特点，形成灌草结合的混合植物护坡结构，发挥植物间的互补依存关系，逐渐改善坡面微环境，实现植物护坡的可持续发展。

根据上述要求，通过物种优化比选 ，选择白三叶、狗牙根作为草本植物，选择马棘、刺槐、多花木兰作为灌木植物。

（7）养生覆盖材料选择：本标段主要选择了无纺布。

2.4.2 施工设备选择

通过经济比选，决定采用以下喷混植生设备：P2G-5型喷射机、HYP8喷播车、PDS375型空压机、STC-30型发电机两台、SQR7160SLX型洒水车2台、50米扬程抽水泵二台。

2.4.3 基材配比选择及植物种子配比选择

2.4.3.1 基材配比：以1m3种植土作为基准，其它材料掺量如下：

⑴ 锯 末：0.1m3

⑵ 保水剂：400g

⑶ 425#普通硅酸盐水泥：30Kg

⑷ 过磷酸钙：30Kg

⑸有机复混肥：0.5Kg

2.4.3.2 植物种子配比：由于灌木相对草本植物发芽率低且生长较慢，草本植物生长迅速会对灌木的生长形成竞争，一般草本植物生长旺盛的地方灌木生长稀少且矮小，灌草在相互依存的同时存在明显的制约关系，所以对于不同地质条件和不同边坡状况的岩石坡面，本标段采用了不同的植物配方。1 m2 边坡植物种子播种量：（注：括号外为硬质岩，括号内为软质岩）

⑴ 白三叶 8g （15g）

⑵ 狗牙根 8g （15g）

⑶ 马 棘 15g （7g）

⑷ 刺 槐 15g （7g）

⑸ 多花木兰 15g （7g）

2.4.4 喷混植生施工工艺流程

工序流程：边坡复测检验→坡面机械整修→坡面人工清理及嵌补→打设挂网锚杆及注浆→铺设镀锌铁丝网及连接加固→基材原料破碎及掺拌→原料机械搅拌混合→机械喷射客土造底基层（0.05m）→植物种子按配比掺拌入基材→机械搅拌混合→喷射客土造第二层植草层（0.05m）→覆盖无纺布→前期洒水养护30-45天→坡面绿化成坪→清理坡面无纺布→后期养护管理。

2.4.4.1 施工前的路堑坡面整修处理

⑴ 坡面整修处理之前，先由主管技术人员对边坡坡脚、平台高度及宽度、边坡坡率进行测量复核，保证边坡各部尺寸符合设计及规范要求。

⑵ 清除坡面杂物，包括松散土石块、突出坡面的石头等。

⑶ 对坡面上的凹陷较大处必须采用原状风化石浆砌补平，嵌补之前，先用风镐开凿反坡倾斜基础，并清理干净后补砌，以保证嵌补体与边坡结合牢固。

⑷ 对坡面上的凹陷较小处采用覆土夯实或草包土回填。

(5) 对坡面上的凹陷较小处适当覆土夯实或以草包土回填，以确保坡面平顺，保证喷混植生施工质量。

(6)对坡面转角处、坡率渐变处以及坡顶部的棱角进行修整，使之呈弧状。

2.4.4.2 锚杆设置及网片挂设加固

⑴ 打设锚杆及锚杆注浆：按设计要求垂直于边坡钻孔，纵横向间距2.0m，孔径50mm，孔深2m，钻孔完成后清孔，然后把加工好的锚杆放入孔中，及时进行孔内注浆，锚杆采用φ=20mmHRB335钢筋，孔内注浆水泥砂浆标号M30。

⑵ 挂镀锌铁丝网及网片加固：　挂网施工时采用自上而下放卷，网片挂设在锚杆预弯的直角弯勾上，挂网幅边采用φ2.6mm铁丝绑扎连接，网与网之间采用平行对接，不重复搭接，网间采用φ2.2铁丝捆扎连接。镀锌铁丝网采用φ2.2mm机编镀锌铁丝网，幅宽2 m，网目尺寸80mm×120mm，全坡面铺设。

(3)钢筋辅助固定　根据铁丝网与坡面的接触情况，对坡面不平整处，可适当打入长20～30cm、直径12mm的辅助锚杆，以使镀锌网贴近坡面。

2.4.4.3 喷混基材加工

⑴ 种植土运至加工处理场后，采用粉碎机粉碎至粉细土状，并进行筛分以保证最大粒径小于10mm。

⑵ 根据试验选定的配比，在筛分后的种植土内掺入锯末、保水剂、P.0425普通硅酸盐水泥、过磷酸钙、有机复合肥，然后加入拌合机中，搅拌均匀后备用。

(3）加工处理好的喷混基材混合物，应及时投入使用，若不能及时使用时，必须加强保管，避免雨淋，防止受潮。

2.4.4.4 喷混植生及养护管理

⑴ 喷底基层：边坡挂网完成并经技术人员检查合格后，开始喷建植层。喷射前，必须进行调试，调节输送泵压力、出风量，进水量，使混合料均匀喷射至坡面，自上而下实施喷混，喷射厚度5cm，喷混时在岩性破碎、岩质坚硬坡段喷层厚度可适当增加，喷射时基材加水量保持适中，以种植土最佳含水量为宜。在液压喷混施工过程中，喷枪应左右各偏45°～60°范围以全扇面或半扇面沿喷混路线依次按最佳着地点（在射液抛物线最高点后1～3m范围内）要求实施喷混，并注意左右扇面搭接。喷混施工时应注意风向，应避免逆风喷播，大风、大雨应停止喷混施工。

⑵ 植草层混合料加工：按每平方植物种子掺量，把准备好的植物种子与基材充分搅拌均匀，为种植层喷射做好准备。

⑶ 喷种植层：底基层客土稳定后，开始第二层种植层喷射施工，喷射施工应自上而下、分块分片实施，保证种植层基材含水量适中，同时，在坡面上每100m2用钢筋设一喷植厚度指示桩，标示喷射厚度，确保喷射种植基材的厚度和均匀性。

⑷ 种植层养护管理：喷混植生工程分段施工完成后，初期养护需加盖无纺布，并及浇水养护，以利草灌木尽快成活，30～45d后待草苗长到一定高度时揭布；后期养护则转入对植物的管养期，管养期间，及时对不能成活苗木进行补植，以达到植物成活率要求，进行养护管理内容包括：浇水、施肥、补种、除杂草、防治病虫害等，管养期限是直到灌草结合的混合植物护坡结构形成，植物护坡能够持续发展时方可终止。

3、喷混植生效果

3.1 绿化效果

喷混植生施工完成后，通过对未成活的进行补植后，边坡绿色植被覆盖率与可绿化面积之比能够达到80%以上，基本可以达到1年中8个月以上的常绿效果。

3.2 稳固边坡效果

通过对完成1年后的喷混植生坡面进行检查，发现在边坡植被与基材的共同作用下，坡面的抗侵蚀性有了进一步增强，边坡植物的根系纵横交错发展，已形成发一个多孔稳定结构，既能保证植物正常生长，又起到增加土体内聚力，提高土体强度，稳固边坡体的作用。

4、施工经验总结

4.1 坡面未整平对喷混植生效果的影响

坡面超欠挖处的植被受雨水集中冲刷后，种植层逐渐变薄，植被慢慢脆弱枯死，导致网片出露，已形成的植被受到破坏，最后的处理措施只能是对超欠挖处进行人工清理和欠补后重新挂网补喷，对已形成的灌草结合的混合植物护坡结构造成一定影响。

4.2 挂网锚杆长度不够及网片连接不牢固对喷混植生效果的影响在前期的施工中，对存在边坡岩体破碎的段落，没有引起足够重视，对锚杆及挂网的加固边坡作用认识不够，导致在连绵的雨季后，边坡出现局部坍塌，已形成的植被受到不同程度的破坏，最后只能把已坍塌段落的植被及网片全部拆除后，对坍塌体进行清理，清理完成后，嵌补边坡，然后重新挂网喷混植生。

4.3 喷射厚度不够对喷混植生效果的影响

在前期的施工中由于喷混植生作业人员经验不足、技术人员监控不到位，导到坡面喷射厚度不均匀，喷射厚度满足要求的地方，植被长势良好，而厚度不够的地方，雨季受冲刷影响较大，植被生长缓慢，草木稀落，最后只能进行补喷补植。

4.4 种植层基材拌合不均匀对喷混植生效果的影响

在前期的施工中，由于基材草籽混合料拌合时间不够就开始施喷，导致植被生长不均匀，局部地方草木稀少，灌草结构不合理，最后只能采取人工补植，调整灌草结构。

4.5 物种质量对喷混植生效果的影响

在前期的施工中，由于物种质量差，导致成活率低，抵抗力差，植被生长缓慢，没有形成合理的生态结构，最后只能更换优良物种重新进行补植，浪费了大量的人力财力。

4.6 后期养护管理不到位对喷混植生效果的影响

在前期的施工中，由于经验不足，只重视喷混植生后的前期养护管理，草本植物长成后，坡面植被覆盖率很好，就认为喷混植生效果已达到，没有重视后期的管养，导致成长较慢的灌木因为后期养护不及时而部分枯死，同时草本植物由于缺乏灌木的生物锚杆固土作用，也部分枯死，没有形成合理的灌草结合的混合植物护坡结构，难以持续发展，最后的处理措施只能是补植后重新养护管理。

4.7施工季节选择不合理对喷混植生效果的影响

在前期的施工中，由于工期紧张，施工季节不合理，导致植被生长缓慢，且长势较差，没有形成合理的生态结构，部分地段植被尚未长成便在雨季被冲蚀，从而导致绿化效果较差，最后只能进行补植，浪费了大量的人力财力。

5、有待进一步改进和探讨的问题

5.1 喷混植生完成后的后期养护问题

在以往的喷混植生施工中，都对喷射基材的配比十分重视，这当然无可厚非，但对后期的养护没有太多关注，这也是不合理的，其实后期的养护也是重点和难点，如何使植物保持不退化，能够抵御各种恶劣气候，保证可持续发展，除选择适宜的植物品种外，后期的管养相当关键。

在向莆线的工程实践中，在后期养护方面主要存在两大问题值得进一步探讨。一是在喷混植生完成后的半年甚至一年后，由于灌草结合的混合植物护坡结构还很脆弱，而基质中的营养成分已经减少，导致植物持续生长困难，甚至枯死，如果不进行重新补植和营养补充，很可能前功尽弃；二是后期养护的成本加大及接续问题，由于现在的铁路施工工期较短，边坡植被还未完成后期养护时就已经通车，给后期养护造成相当大的困难。

5.2 植物的选择和配比问题

5.2.1 若选择单一或生长期相同的草本及灌木物种，要保证长绿，显然很难满足要求，为了达到绿化效果，一定要选择不同季节的草本及灌木植物，这就提出了各类草籽混播的问题，即各类草籽的比例是多少，各类植物混生的生态结构合理性有待进一步探讨。

5.2.1 由于施工单位的科研水平力量有限，对于当地野生草种研究应用较少，目前边坡绿化施工中主要采用外来草种，然而外来草种在当地的抗逆性、适应性和危害性有待进一步探讨。若能充分利用当地野生植物品种，并与引进物种合理搭配共生，不仅解决了外来草种的不足之处，而且对边坡的景观及其稳定性都有积极的效果。

6、结束语

喷混植生技术在新建向莆铁路路基边坡防护上的应用取得了一定的绿化及防护效果，但在植物成活率、植物生态群落的优势度、后期养护的期限、物种优化选择等方面有待进一步的试验研究，喷混植生施工方法的适用条件有待进一步的改进。